内河船舶操纵模拟器视景系统的建模与仿真

基于过程法建立河流流体运动模型,并利用有限差分的方法解算,从而获取视景系统中河流运动的速度场;利用Multigen Creator建模软件创建视景系统中的场景模型,并运用细节层次技术提升视景系统仿真的效率;最后采用相关的可视化技术,实现了内河船舶操纵模拟器中视景系统的实时仿真。仿真结果表明:建立的河流流体速度场模型可较真实地体现河流流动性,视景系统可增强内河船舶操纵模拟器的环境真实感,并且视景系统的效率远超过仿真实时性要求。     

基于VDM与APSO优化极限学习机的船舶运动姿态预报

为提高船舶在海上运动的耐波性与适航性,并为解决具有非线性、随机性和非平稳性特点的船舶运动姿态难以准确预测的问题,提出运用一种基于变分模态分解和自适应粒子群算法优化极限学习机的组合预测模型。该算法首先利用变分模态分解将船舶运动姿态序列分解为一系列限带内本征模态函数,并且变分模态分解可以避免经验模态分解技术所产生的模态混叠和端点效应,可以降低序列的非平稳性对预测精度的影响;然后对各模态分量分别建立极限学习机预测模型,并用改进的粒子群算法对极限学习机的初始权值和阈值进行优化;最后将各模态分量预测结果进行叠加,得到最终的船舶运动姿态预测值。通过模拟试验测试并与其他传统的预测方法进行比较,结果表明所建立的组合预测模型具有更高的预测精度。     

散货船配载仪中CSR剪力修正计算

各船级社规定散货船配载仪要具有CSR剪力修正功能。国际船级社协会最新发布的《散货船油船协调版共同结构规范》于2015年7月1日生效,其中CSR剪力修正计算方法有所改变,为满足新规范的要求,采用"斜率修正法"计算舱室前后舱壁处的CSR剪力修正,根据货舱的装货高度及货物密度判断相邻2个舱室是否为"非均匀装载"载况,包括完整工况和单舱破损工况。采用"剪力修正分布系数二次修正法"确定舱室前后舱壁处剪力修正分布系数,舱室其他位置采用线性插值法计算剪力修正分布系数。以56 000 DWT散货船"太行128"及64 000 DWT"SPRING COSMOS"为例,开发配载仪程序,计算"重压载出港工况"及"1、3、5舱室隔舱装载工况"的CSR剪力修正值,和船舶设计软件NAPA计算值相比,相对误差在0.2%以下,证明所述方法的正确性,具有一定的工程实用价值。     

基于STL模型的船舶吃水转换功能实现

提出一种基于船舶外壳STL模型及S-H多边形剪裁算法的船舶吃水转化方法。根据船舶设计部门提供的船舶STL模型,用船舶六面水尺所在的平面切割STL模型,得到各个水尺的封闭多边形。根据船舶当前的载况计算出船舶的首尾吃水及横倾角,确定倾斜水线面的方程。基于S-H多边形剪裁算法,将各个水尺的封闭多边形和水线面求交即可计算出六面吃水。以6.4万吨散货船“Spring Cosmos”和25万吨矿砂船“Shandong Ren He”为例进行实例计算,和船舶设计软件NAPA计算值相比,绝对误差都在1 cm左右,证明上述方法的正确性。实验表明：算法计算精度较高,通用性好,适用于船舶任意载况,具有一定的工程实用价值。     

基于电子海图的无人艇集群区域覆盖路径规划

[目的]针对无人艇（ASV）集群区域覆盖问题,设计一种基于电子海图信息系统（ECDIS）的多无人艇区域覆盖路径规划方法。[方法]首先,通过提取ECDIS中的海陆和水深信息,建立基于栅格化方法的无人艇集群覆盖区域环境模型。其次,提出一种基于轮盘选择法的区域划分方法,解决基于初始位置的区域划分方法区域划分不规则的问题,实现在栅格地图中对无人艇集群覆盖子区域的合理划分。最后,构建一种基于模板法的区域覆盖路径规划方法,解决生成树覆盖方法路径转弯数量较多的问题。[结果]搭建基于ECDIS的无人艇集群人机交互仿真平台,验证所提基于轮盘法和模板法的区域覆盖路径规划方法对优化规划路径转弯数量的有效性。[结论]采用所提基ECDIS的无人艇集群区域覆盖路径规划方法,实现多无人艇对海上目标任务区域的覆盖路径规划。     

航海模拟器中半潜船滚装作业研究

基于半潜船滚装大型海洋结构物需要实时排打压载水舱的压载水量,提出了压载水调整的优化数学模型,该模型以力和力矩平衡方程以及压载水量的调节范围为约束条件,以压载水舱的调节水量绝对值之和作为目标函数,同时以Visual C++6.0和OpenGVS场景管理软件为开发平台,实现了半潜船操作模拟器模块间的数据通信,完成了半潜船操作模拟器的视景系统的开发,初步实现了航海模拟器中半潜船滚装大型海洋结构物的仿真.     

基于随机粒子仿真的海上搜寻区域确定

为提高海上搜救的成功率,最大限度地减少生命和财产损失,需要快速确定包含搜寻目标漂移后的最小搜寻区域.在海洋环境数值预报模式下,考虑了不同的遇险推测场景条件,采用随机粒子仿真法确定了目标初始概率分布,恰当地描述了海洋环境数据以及风压系数中的不确定性因素对目标漂移的影响,建立了搜寻目标整体漂移模型.采用该整体漂移模型对落水人员漂移区域进行了数值预测仿真.仿真结果表明:随机粒子仿真法能准确预测搜寻区域,较好地利用现有的环境数据库信息,实时计算搜寻区域的包含率,生成指定时刻的概率分布图,相比于采用传统解析方法预测搜寻区域约缩小1/2.     

基于模糊控制的无人船自主平行靠泊仿真

为了进一步解决配备艏艉侧推的无人船在风流干扰下的平行靠泊问题,将靠泊任务拆分成艏向调整、纵向调整和横向调整,设计了3个对应的模糊控制器以及控制方式选择算法。根据船舶的当前状态选择不同的控制器,在风流干扰下采取并行控制的方式抵抗扰动。利用船舶操纵模拟器实现不同初始状态以及不同风、流干扰下两艘船的自主靠泊仿真,均能较好地完成靠泊,验证了靠泊系统控制算法的有效性,并具有一定的抗干扰能力以及泛化能力。     

隧洞施工中的瓦斯防治与利用

本介绍了彭州市风鸣桥电站引水隧洞瓦斯段施工时对瓦斯的防治与综合利用。     

半潜船航海模拟器的压载水系统仿真

为了提高半潜船操纵及船员培训水平,用VB实现了半潜船航海模拟器的压载水系统仿真.建立了空压机、泵,压载舱的压力、电流、液位数学模型,以动画和数字形式显示空压机的电流和压载舱的液位、容积和压力.系统由61个窗体组成,采用随机数据读取方式与船舶配载计算系统通信,传送各舱容积并获取船舶吃水和姿态角度数据.经过测试系统能够模拟半潜船的各项实际压排水情况,仿真效果令人满意.